Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Современное состояние и техногенная трансформация ландшафтов Сумского Приднепровья

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Современное состояние и техногенная трансформация ландшафтов Сумского Приднепровья"

я* 0

, ^уд{ОВСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 1 » УНИВЕРСИТЕТ пы. В. И. ЛЕИИНА

Специализированный Сосет К 053.01.18

На правах рукописи

БОВА Александр Васильевич

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ЛАНДШАФТОВ СУМСКОГО ПРИДНЕПРОВЬЯ

Специальность 11.00.01 — физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па сопскаппс ученой степени кандидата географических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском педагогическом государственном университете имени В. И. Ленина.

Научный руководитель:

заслу/иепыый деятель науки Российской Федерации, доктор географических наук, профессор В. В. ДОБРОВОЛЬСКИЙ

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор А. Н. ПОЛЯКОВ,

кандидат географических наук, доцент А. П. НОВИКОВ

Ведущая организация: Московский государственный университет пм. М. В. Ломоносова.

Защита состоится «.. ..1994 г. в часов

па заседании спецпалпзированно/о Совета К 053.01.18 по присуждению ученой степени кандидата наук в Московском педагогическом государственном университете имени В. И. Ленина по адресу: 129243, Москва, ул. Кибальчича, 6, корп. 4, географический факультет, ауд. 407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ имени В. И. Ленина. Адрес университета: 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, 1.

Автореферат разослан «..

^^.1994 года.

/ '

Учеиый секретарь специализированного совета

И. В. ДУШИНА

Актуальность теш исследования. Эффективное решение проблемы скологических последствий развития промышленности в значительной мере зависит от выяснения закономерностей техногенной деформации природных ландшафтно-геохишческих условий конкретных регионов. ; В последнее' время выполнен значительный объем исследований, направленных на выявление зколого-геохимического состояния природной среды на локальном и региональном уровнях. Вместе с тем, многие регионы являются слабо изученными, к ним относится и Сумское Приднепровье. Крупнейшим промышленным центром региона является г.Сумы, в котором сосредоточены предприятия машиностроения, химической и электротехнической промышленности. В данной работе предпринята попытка оценки техногенного воздействия предприятий Сумского промышленного узод на природные ландаафты, загрязнения их тяжелыми металлами и некоторыми другими элементами. В круг наших исследований вошла и урбанизированная, густонаселенная территории крупного города, экологические проблемы которого непосредственно связаны с условиями жизни и здоровья человека.

Цели и задачи исследования. Основная цель исследоваштй - установление современного геохимического состояния природных ландшафтов Сумского Приднепровья и особенностей их трансформации в условиях импактного техногенного воздействия.

Поставленная цель предполагала решение следующих задач:

1. Выяснение природных геохимических особенностей региона, ' включая:

; 1.1. Установление'Уровней концентраций элементов в почвооб-разующих породах, почвах и растениях различных элементарных ландшафтов.

1.2. Определение концентрации'элементов в атмосферных и речных водах.'

. 1.3. Установление сезонных вменений в атмосферной и водной миграции элементов.

1.4. Изучение перераспределения элементов в геохимически сопряженных ландшафта*.

2. Выяснение сфер{ и особенностей геохимического воздействия на природную среду Сумскбго промшшенного узла, включая:

2.1. Установление изменения концентрации загрязняющих ве-1 ществ в природных компонентах под влиянием ШноЙ и Северной промышленных зон г.Суш.

2.2. Определение уровней концентрации элемонгов и особенностей их перераспределения в компонентах ландшафта жилой застройки

г.Сумы.

Объекты и методы исследований. Полевые исследования проводились автором в 1989-1993 гг. на территории юго-западных склонов . Среднерусской возвышенности и Приднепровской низменности в пределах Сумского Приднепровья. Основу работы составили полевые материалы 1990, 1991 и 1992 гг. Общая протяженность ландшафтно-геохимических профилей составила 142 км.

За период исследований собрано и проанализировано 220 проб ' почв и почвообразующих пород, 384 пробы растений, 143 пробы вода /из них атмосферный осадков - 65, поверхностных и грунтовых вод -78/. Выводы исследований основываются на 8450 элементоопределениях.

Большая- часть аналитических исследований выполнена автором в лабораторий геохимии ландшафта МПРУ им. В.И.Ленина, среди них более 5000 элеме'нтоопрвделений'рассеянных металлов методом атомной абсорбции, 1810 определений щелочных и щелоч.но-земельных элементов^ методом пламенной фотометрии, более 1500 обпрга химических анализов,' более 100 грануломбтрических и 35 минералогических анализов.'Спокт-ральный эмиссионный анализ выполнен.в химической лаборйтбрйи Института минеральных ресурсов АН Украины /г.Симферополь/, рентгенфлуо-ресцентный в лаборатории охраны бкружеющей среды Харьковского госуниверситета.

, Научная новизна. В результата проведенных исследований'1 опредб- 4 лено геохимическое состояние природных ландшафтов региона:. уровш содержания элемантов, перераспределение ,в типичных' 'элементарных , ландшафтах и их-сочетаниях /катенах/, массы 'поступления элементов : с атмосферными осадками и вынос их с речным стоком. Выявлены характер и степень техногенной трансформации ландшафтов в условиях им- : пактного промышленного техногенеза и особенности/зколого-геохимического состояния лаццшафтов на территории г.Суш,. ; ч '

Впервые для Сумского Приднепровья получены данные, комплексно характеризуйте. природные и техноген^о измененные ландшафты.

Практическая Ценность« Часть полученных результатов использована Государственным управлейием 'по охране окружающей среды Минисг ' терства природы Украины по Сумской области в качестве рекомендаций " при разработке экологических мероприятий в бассейне 'р,Псв4 за 1993 год /имеется акт о внедрении/. Результаты могут быть испольЗованы': для прогноза трансформации природных систем в сфере воздействия •' производств химической промышленности } для разработки комплекса'

природоохранных мероприятий на других лесостепных территориях.

Апробация работы. .Материалы диссертации докладывались на отчетно-научной конференции Сумского пединститута /1990/, на региональной научной конференции по вопросам географии и охраны природы /Суш, 1990/, на комиссии геохимии ландшафта Московского филиала Географического общества /1993/, на ежегодных чтениях МПГУ имени В.И.Ленина /1993/, на заседании кафедры геологии и геохимии ландшафта ¡ИГУ им.В.И.Ленина /1994/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы общим объемом 1,5 п.л.

Объем й структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения на 4ЧЧ страницах основного машинописного текста, содерпсит # таблиц, -1В рисунков. Список литературы включает наименований.

Дв^ор,выражает.глубокую.благодарность за внимание и постоянную помощь в работе научному руководителю, заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору географических наук, профессору В.В.Добровольскому.'Автор искренне признателен кандидату географических наук, доценту Л.В.Алеа^кину за консультации и помощь в работе, а также благодарит за помощь и поддеркку весь коллектив кафедры геологии и геох1 вши ландшафта МПГУ им.В.И.Ленина. Автор признателен профессору И.Г.Черваневу, кандидату геолого-минералогических наук Н.Е. Журавель, старшему научному сотруднику Сумского пединститута Г.Я.Касьянепко за помощь в выполнении химических анализов.

Физико-географическая характеристика Сумского Приднепровья дается по компонентам: геолого-геоморфологические особенности, климат и воды, по-шенно-растнтельный покров,

.¡етодика исследований. Полевые детальные исследования проводились на ключевых участках в природных и тсхногенно измененных ландшафтах региона: 4 фоновых участка, 3 испытывающих техногенное воздействие ^ной и Северной прошиленпых зон г.Суш и 6 в условиях яйлой /застройки г.Суш.

Ключевые фоновые участки выбирались в тигшчшхх ландшафтно-геохимических условиях региона на значительном удалении от локальных источников ,»аГр1Э1Ю1ШЯ .

Пд клнчевнх уччстках в автономных и подчиненных лавдпафтах за-г кла^шмлись разрэзы и использовались ее тест ленные обнажения, проводилось детчльиоэ описание рельеф», почв, реютитольлглти, поверхностных ВОДОТОКОВ. Ко!!НЛекСН09 ОППСЧНИО Л ШД'ПфТОВ проводилось по ме-

■годике М. А. Глаз опекой /1964/. .

Опробование почв, пород, растений, речных и грунтовых вод производили с учетом общепринятых методических разработок /Лринушкина, 1970; Веригина, 1974; Методы определения..., 1974; Унифицированные методы...1971 ; Алекин и др., 1973/. -Поверхностные воды брали на анализ во все сезрны года в разли* чные гидрологические фазы.

Отбор проб атмосферных осадков выполнялся в теплое время,примерно I раз в 2 месяца; в течение зимнего периода - 2 раза -свеже-выпавший й кумулятивный снег. Были использованы рекомендации В.Л.Уч-ватова, М.4.Глазовского /1982/, Л.В.Медведева /1984/.

Для получения'смывов с растений свежие листья в течение 2-;Х минут отмывались дистиллированной водой согласно известным метода1 кам /Аржанова,-Елпатьевский, 1978; Мзльчаков, 1985 и др./

Аналитическая обработка полевого материала включала широкий спектр методов исследования.

~ Для химической характеристики почв применялись, стандартные'-ме-, тодики /Аринушкина, 1970 ;. Алещукин,-1971/.с определение^,механического состава и физико-химических свойств почв - рН, гумус, по Тюрину, гидролитической кислотности и суммы обменных оснований по Кап-пеиу-Гильковицу, обменных кальция и'магния/путем обработки навески почвы однонормальным раствором с добавлением 0,3 V для

карбонатных почв /Коваленко, йар^ынов, 1983/.,.

Минералогический анализ обломочных фракций почвообразущих пород производился в соответствии с рекомендациями В.В.Добровольского /1975/. ■ -: ';•'

, Определение макросостава природных вод и водных- чытйжек из ., почв выполнялось по; общепринятым гидрохимическим методикам /Аринушкина, 1970; Унифицированные методы...,' 1973* 1978/:, Водорастворимый фтор определяли в стандартных вытяжках при соотношении йочва -. раствор 1:5с использованием фторидного ионно-селективного электрода КШГУР /Чехословакия/, потенциоштрически. - ■ %..V. • - ,

Микроэлементный состав природных ,объектов определяло^ атомно- I абсорбционным, спектральным эмиссионным, рентгенфлуоресцактным анат" лизами!. Подвижные формы металлов из влекалтзь .однонормаль.ной азотной кислотой, ацетатно-.аймодейным'. буфером о<- рЙ 4,3 и дистиллировадаой •■ водой. При подготовке4Проб, для определения подвижных форм металлов использовались '¡Методические рекомендации..."/1931/. Железо определяли колориметрически с сульфосалициловой кислотой и дипири-.

^.илом. 5

Полученные аналитические данные обр^бчтывались методами математической' статистики / Ееус, 1976; Лакин, 1980; Колотов и др., 1963 /, Рассчитывались средние арифметические величины, средние квадратическле отклонения,дисперсии,коэффициенты вариации,асимметрии, эксцессы, критерии достоверности разности по Стьюденту,сред-ние арифметические ошибки. При оценке фоновых содержаний племен- . тов использовался графический штод / Махонько и др., 1980 /.На основании математически овработанных результатов рассчитывались ландшафтно-геохимические коэффициенты: кларки концентрации, коэффициенты почвенной и латеральной дифференциации, коэффициенты биологического поглощения и др.

г юх<: :'л природных /фоновых/ лэддатов .. . ^ . .

Геоу.;птаческая специфика почв'ообразукгдих пород. Шнералогический состав обломочных фракций характеризуется доминированием породообразующего кварца, а среди акцессорных минералов ильменита, рут;:ла и циркония. Незначительное присутствие а;,!фиболов, полевых шпатов, гранатов,то есть индикаторных минералов для иптериала принесенного иЗ йенноскавдии, свидетельствует о том, что дошнир.дпие поч-вообразуюцие лессовые породы являются продуктом неоднократного переотложения местных коренных пород. Сбедненность лочвообрдз/ю-цих пород минералами-носителями обуславливает невысокие уровни содержания в них рассеянн:« элементов. Относительно литосферы / Впюградов, Ш-! / лишь олово и цирконий имеют кл.рки концентрации более единицы. Сопоставление уровней содержания элементов в глаших компонентах почьообр дующих пород позволило выявить,что основный! концентраторам! рассеянных металлов являются тонкодис-персныз минералы. -

''Геохимический особенности почв. Распределение рассеянн.сс металлов закономерно измоцчотся 1&1:г,ду отдельными типами почв. Наиболее высокими, вгловши содержаниями кобальта,свища и цинка характери-. з/йт'ся черноземы-, различные подтипы которое незначительно дкффврен - днро^аш по содер-ханим элементов.- В тэмно-сернх лесных почвах отмечен максимум биогенных.элементов - марганца и меди. Поименные луговые почвы обогат,онн.яилазом,. николэы и мола^чои,- Обл^ячудне низкой сорбцяонной способностью иочг-u вороных т;г, ¡.¿о

ря'гтэр:!з<,югсл иапоол^'Э низ.'гшш сод.ф'.'гтнЛ'П' •^г.сеяннчх металле.

.Большинство элементов в почвах региона характеризуются аккумуля» •цией'в верхних гумусово-аккумулятинных горизонтах. В черноземных почвах наиболее дифференцированы по профилю цинк /Кд 1,78/ и марганец/К п 1,6/; в темно-серых лескых почвах наибольшие Кд валовых содержаний отмечены для марганца - 2,45 .и меди - 1,91, Наиболее -контрастно распределяются металлы в пойменно-луговых почвах циЯка-и олова .- 3,33, меди - ЗД, никеля - 2,5/.

Содержание водорастворимых и обменных'соединений в почвах региона, кроме 'марганца и железа, не превышает десятых долей мг/кг.Основное количество элементов прочнр удерживаерся тонкодисперсными, глинистыми й органическими компонентами почв и представлены труд-1 норастйорймыми соединениями. Определено, что однонормальная азотная кислота в автоморфных почвах извлекает 15;55 меди, 9-12 ^ никеля, 'II - 17 % свинца, 3-4 % железа, 5-10 % цинка, 20-30 ^ марганца, 13-18 % / черноземы / и 30 % /темно-серые лесные почвы/ кобальта. Г ■

Статистический анализ полученных данных показывает,ч(то распределение валовых и подвижных соединений металлов в почвах подчиняется нормальному закону. Разброс показателей невелик, коэффициент вариации,' как правило, не превышает 30 ,

Таблица I

Фоновое содержание рассеянна ; металлов • в черноземах / горизонт А /, 35 проб

V ' > .... - ,.....-.

... .,')•,"■ ' I , ■ ' ' ! , • ' • / '

Эле-,' М,мр/кг мен- |

б,*мг/кг

У, *

М * "Ь 0,95 б

2

I

2

2

-1

ты --

Медь' 19,58 2,97 ! 3,96 ' 0,53

Никель31,67 3,13 5,93 0,72 Кобальт9,-2 1,34 4,13 0,38 Кадмий - 0,086 - . 0,038

Свинец18,85 3,23 3,0 1,53 Цинк 56,9 ■ 2,82 10,17 0,54 Марганец

,, 743,6 144,71 135,23 ' 39,99 ц, , '--1—-:

20,22 17,85

18,79 23,0 44,89 25,24 - 44,65 '

15,92 - 47,37 17,87 25,89

¿9,581

, 11,86 9,2 * 8^29

18,855,29 56,9 г 20,34

Ь |

о,

1:

97+ Об"

131

44

341

75

0861

077.,

23 ±

82 ± 5

'36,37 27,63 743,571144,711 : 270|45 79,96

Примечание: I - валовые содержания; 2 - формы металлов, извлекаемые 1н HNOg; М - среднее арифметическое содержание; б'.--'среднее квадратическое отклонедае ; У — коэффициент вариации; t - критерий Стьюдента.

Характерные черти биогеохимии растений. Зольность листьев дре-ве^рСс пород *в следующей последовательности:, ясень / 10,8^ /,клен / .9,'Q5é дуб /8,Z%/, Йереза /5,5%/, сосна /2,8%/. Среди травянистый растений наибольшей зольностью обладают представители разнотравья дубовых лесов - 13,9 - 16,7/. Растения региона обладают неодинаковыми уровнями концентрации химических элементов. Из зольных, элементов в листьях древесных пород накапливается преимущественно кальций,в то время как в травянистых растениях в наибольшей степени концентрируется калий,-Для исследованных видов и групп растений • отчетливо проявляются биогеохимические особенности в поглощении рассеяйных элементов. Древесные породы наиболее интенсивно поглощают марганец / К^ 8,0 - 10,8 /. Диик энергично накапливает береза / Кд 10 /. Для клевера и полыни отмечены максимальные Кд меди - 7,99 и 5,76 соответственно. Лесное разнотравье и злаковые культуры,' по сравне! ию с другими группами трав, более активно вовлекают в биогенную миграцию марганец. Наиболее интенсивно погло-.щают '"рассеянные элем. нты растения сосновых лесов на дерновых и слабоподзолистых почвах, В супарпквальных условиях резко снижается 'Ьогло^ение 'растениями марганца.

Характеристика состйва атмосферных осаждений на поверхности листьев растений.Рассеянные металлы,накапливающиеся на листовых пластинах растеши!, представлены преимущественно водонераствори-мыми (сормашп Абсолютные сонерзания водорастворимых соединегий металлов составляют десятки и единицы / марганец, желззо / и сотые доли 7 медь, цинк, свинец / мг/кг сырых листьев. По уровню валовых содержаний элементов в твердофазных смывах свинец, никель, жзлззо, кальций и магний занимают промежуточное положение между co,a¿pí.iuilüM их в aupo золях и золе листьев.

Xa.ti'jcfckrtfl ■иаотаа атаао .(азйшх осадков. Доздовые осадки имеют слабокислую реакции / р!{ 5,- 6,2 / и сульфатно-гидрокарбонаг-ныЯ'состав. 3 составе ионов преобладают континентальные компоненты - сульфатная сера и биклрбонат. Отношение Ca/Na значительно Прзвичает таковое для ¡.юрской воды - 3,'? - 4,4. Снеговые воды более кислые. При растворении карбонатной пыли отмучено rio,лмелачи-В.-ИШ0 снеговых вод до рН- ;>,5 - 5, ¿.Состав их ги/фокарбонатно-

-.сульфатный. Кумулятивные пробы снега по сравнению со свежевшая* гаим, обогащены ионами кальция, магния и бикарбоната. Рассеянные 1 металлы поступают в фоновые ландшафты, в основном, в растворимых формах.Доля растворимых форм, рассчитанных для - осадков холодного периода составляет для марганца 80 - 85 i, цинка и меде - 70-80?í> свинца - 65 - 70 железа -.5 - 8,/. Определенные.наш в дождевой воде концентрации меди, свинца и марганца превышают фоновые уровни 'этйх элементов для центральных районов Русской равнины .в 2-4 раза. Разница для железа срставляет математический порядбк, чтб,;'вероятно,1 'связано с повышенной запыленностью атмобферы в период 'исследований. Зимой в условиях низких температур вымывание аэрозольных частиц мз атмосферы протекает менее активно, чем ле-' той/ !чтб обуславливает снижение концентраций растворимых .металлов* В.атМобферных аэрозолях отчетливо видна тенденция преимуществен-ногЬ накопления халь.кофильных элементов в аэрозолях дождей и. Ли-1' тсЭфильнЫх(- в снеговой пыли. Наибольшие коэффициенты аэрозольной' концентрации отмечены для аэрозолей* вымываемых дождевыми в'одами: цинк - Ка 6,3, медь .- Ка 2,9 , свинец - Ка 2,5. Метаморфизация. состава ^дождевых ;вод кронами дубовых .дубовых леоов проявляется в увеличении'рН / на 0,3/- 0,4 ед. /, содержания ионов.калия / в G - S.páa'/ и марганца / в 5-6 раз /. Данные. элементы наиболее легко.выщелачиваются из (растений... ■ . • •• .'-•"-. «. ;•.

ОсобётЬсти состава речных вод бассейна Пела и водная миграция -'"■" элемента^.1 ^Речные -воды бассейна Пела гидрокарбонзтные кальциевые •:•. средней:и повышенной минерализации. Реакция вод стабильно слабо-..: "toviotíiiáji / рН 7,5 - 7,9 /., . ' '

. Cojtíefjfctóraté 'водорастворимой меди, .слабо изменяетейло сезон&к' года >бт '7 ДО '12 мкг/л. 'Максимум водорастворимого свинца' обнаружен-. -Á '' в .перйо'Д зимней межени . * .5-6 мкг/jf, а цинка,-наоборот> в. теплое'.'. /У. Bpdtti года. Модальное содержание.цинка составляет\20 30 мкг/л..' '••*'■''. Количество металла четко коррелирует с водорастворимыми' органичен ■" •.' скимй -соединениями, 'с .которыми элемент образует мэт'аллорганичес- . ' кие-комплексы.Модальное содержание растворимых марганца и железа составляет 'соответственно 230 - 245 мкг/л и 400 - 500 мкг/я.Со-?.,' ■ держаний ..этих элементов 'возрастает в речных,водах.зимой,вследст- * -„ .. вие'активизации восстановительных процессов. Выявлена обратная • связь мззкду содержанием в воде кислорода и концентрацией растворимых форм марганца и железа. Установлено, что наиболее активного- , £ленается в Есцщую штрафа» кальций / К^ 18,3 • - 24,9 /. Козффици- .

ент водной миграции натрия и магния составляет соответственно .7,3 и 2,3. Водорастворимые формы рассеянна металлов имеют следующие коэффициенты водной миграции: цинк - 2,2 , медь - 1,4 -, марганец-1,1 , свинец - 0,5., железо - 0,03.Рассчитанные Кх элшзнтол занимают промежуточное положение между коэффициентами этта эЛсмен- ' той в гумиднызс и аридных ландшафтах.

Миграция элементов a сопряженных элементарных лзцдгггафгдх, •' Исследовались типичные для региона лесостепные и степи© .катаны. Лесоствпныэ катены обладают -слабой геохишческой контрастностью. Большинство металлов, влосимьэс из автономных позиций, не закрег1-ляются.в почвах подчиненных ландшафтов^. В супераквалЬньЬс-"почвах' накапливаются, лишь медь и железо/ Кл соответственно 1,-5- - 2,0 « . 2,5,- 3,0 /.' Степные катены характеризуются отчетливой латеряль- ~ ной -дифференциацией элементов. Наиболее значительное перераспре-' . деление-металлов в почвах отмечено для подвижных/1н HNOg/' соединений. Кл в супераквальных почвах для цинка,кобальта, ¡ткэля, свшЬда и марганца равен 2 - 3, а железа - 8-10. Растительность подчиненных ландшафтов лесостепных катен более активно концентрируем 'медь-и желез'о^ по сравнению с автономными аналогами.В степ-'-ньй'ка^ейах'различий'в поглощении металлов растениями под'шнен-н^ и йвтдйогЩх'ландшафтов нэ обнаружено.

• ГЕОХИШЧЭСКЛЯ ТРАНСЮРгЩКЯ ЛАда^ТОВ В УСЛОИЛХ СШШОГО ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Суыркий промышленный узел представлзн химическими, 'машиностроительными, металлургически™, электротехническими и др. предприятиями. Территориально они образуют 2 группировки - Южную -и Северную'промыпленнда зоны. , , . ... .'....' - ,

.. Трансформация.ландшафтов в зоне техногенного воздействия предприятий Южной промышленной зоны. Наиболее крупным предприятием является ПОХитром ^специализирующееся на производстве сильных кислот, минеральных удобрений,- обёсфторенных фосфатов и жид- . ких.комплексных удоьрений. 1

, - Хим?теский_сосгав ¿гмосферньа Ьсадтсов'значительно трансформиро-'■ван •'пот'сравнению с осадками фоновых территорий. Величины рН доя-, ■ дееых еод Испытывают'значительные колебания от 5,'î до 7,7, что обусловлено присутствием в составе техйогенних'чоздгшшх мигрантов, как щелочных / аммиачные соединения Л-так и кислотных ком-

ю

ионеитоь /соединения реры и окислы азота /. Дождевые осадки в : сфэре'воздействия предприятий обогащены натрием / Ка 5,9 /, магнием / Кд 3,0 /, сульфатной серой и фтором / Ка 2,0 /. Маррокоы-понентный состав снеговых вод деформирован сильнее. На прилегающих к предприятиям участках в снеговом покрове активно концентрируются натрий / Ка 150 - 200 /; сульфатная сера / Ка 20 /, фтор1/ Ка 10-12 /, что приводит к изменению гидрохимического типа снеговых вод на сульфатно-натриевый.

Концентрации металлов в дождевых осадках примерно в 1,5 - 3 раза в.До, чем т. фоне. Максимальные Ка отмечены для марганца -3,6 и жзлеза - 2,2. Колебания концентраций цинка и меди превышают 'математический порядок. В талых снеговых в од ¿ос относительно фона'накапливаются ь-дь, свинец и железо / Ка 2,0 -^5/, Ка цинка и марганца меньше единицы, что свидетельствует о нахождении этих металлов'В снеговых водах преимущественно в форш слабора-едворимгх соединений. В аэрозолях наиболее активно- концентрируются, свинец / 3 - 3,7 / и цинк / Ка 2 - 2,й( причем коэффициенты аномальности большшгатта металлов вале в пили снеговых вод. В.сноговнх !;одах в эпицентре техногенных эмиссий металлы находятся преимущественно в нерастворимых соединениях.

Улменение. физико-химических и химических_свойств_«очв. Исследовались наиболее распространившею тамно-серие лесные почвы и выщелочзшше черноземы. Темно-серые лесное почвы менее устойчива к техногепнш нагрузкам. Реалия поч§ стабильно кислая / рН 5 - 0,3 /. Современное техногенное воздействие приводит к энергичном!' вищзлачншпда поглоцлш х оснований, увеличение в годах мшгчках с, ль фат-иона в 5 раз, ::оно» кальция и шгния. в 3 - 3,5 раза, бикарбонат- и хлор »она в Л-3 раза. Сьойства чер-ноээшшэс почв трансформировала! в меньшей степени. В повирхност-и:к горизонтах зтнх почв отшч^аи значительнее годовое колебания рНл.одш« и-итячек от 5,5 до 6,7.

Загрязнение. аочв^фто^ом х се^оЙ.обн фуаиаетсд ни удалении 4-5 ки от источников выбросов. В сфера шгчн.ыального т.хногл!-,«ого !.оздоЙств:н / до I - 1,5 км / кон водориствйримих.

сооДчнзний этих эл¿найтов ш)-с,1м.лыы. Мод льн.ге значения составляют для ¡¡-гор.. ; - 7 мг/кг, а сульфатной'серы иг/кг, прл фоновых значен;!.« соответственно 0, 5 - 1,1 и ш'/кг сухо-■ гочвечества. 4тор, в отличии от сильфй'шо* сер.«:,' лрочно фикси- ; р/ется почьеиними комлоненгаш в перхнаи г,,хузоио« горизонта,.

■ гдё его количество примерно.в б - 3 раз выше, чем;'в-нижних го-' ризонтах. Максимум концентрации водорастворимой сульфатной серы приурочен 'к нижним почвенным горизонтам. . .

.'.: Рассеянные_х1еталлы_в_почвах.Выполненное по радиальным профилям опробование верхних почвенных горизонтов вокруг предприятий Южной промышленной'зонц позволило произвести'разграничений территории подуровням загрязнения почв рассеянныш металлами.Выявленная комплексная, техногенная аномалия располагается.сблизи , - предприятий' в пределах зоны интенсивного втадения прогмплзнн:« пшгей. Наибольшим ареалом загрязнения обладает цинк«- Аномально выеойое содержание этого'элемента отмечается' до .4-5 км по направ--. лению преобладали^ .ветров. В почвах близлежащи* к предприятиям ■ участков валовые содержания .элеменуа составляют- ГЗСМЗО мг/кг

/ модальные значения/* Коэффициенты аномальности содержаний ме-:. таддрв в 'зона 'максимального воздействия предприятий для йодвкж?

. ных-соединений /1н НЫ03/. составляют для цинка 2,55,. железа' кобальта--1*7 . кадмия - 1,$ > никеля и марганца - .1,4. Распределение валовых и кислоторад*рпримых форм металлов в почвах характеризуется четкой аккумуляцией, в гумусовых горизонтах..

Проникновение металлов-загрязнителей отмечается до глубины 20 -30 си, Вйпчдаюфш с'промышленной п.ллью рассеянные металлы прочно сорбированы тонкодисл^рсшлш частицами, вследствие чего шграци-

- опте способности их ограничены. Влияние прошшлетьдс выбросов •на co^apaamie мобильнцх соединений металлов в почвах находит .'отражение главным образом в изменении характера распределения их ввзртнкальном профиле почв. Для большинства обменных и водораст-' воримых сор" металлов обнаружена четкая тенденция к накоплению в поверхностных горизонтах.

Трансформация химического состава растительности^ Зольность тр'тшистих растений увеличивается с приближением к предприятиям, а др-Звеских пород / листья дуба и ясеня / наоборот снижается.Содержание зольных элементов заметно снижено в листьях указанных ' пород дер вьев. Вероятно, под воздействием атмосферных загрязнителей в этих растениях нарушен естественный биогеохимический цикл макроэлементов. Коэф-ицненты аномальности концентраций микроэле-тйгбв в растениях зоны промышленного техногенёза колеблются от 1,5 до 5,0. Полынь отличается повышенной концентрацией ы?рганца и -кадмия / Ка соответственно 4,7 и 2,3 /. Более чем в 2 риза кон.' центрирует по сравнению 'с фоном цинк и кадмий ромашка.- Коэффициенты биологического поглощения металлов вблизи источника вабросов максимальны'и провшалт фоновые показатели в 2 - 5 раз.^

Особенности лч^еда^но^геохишческого^оп^жания. За исключе-• ниим мчрганца и ¡s-элэза, обнаружено снижение концентраций элоыен-тов в почвах транездмвиалыых ландшафтов и аккумуляция их в су-«аракаальнйх полненных почвах. Коэффициенты латеральной дифференциации в no.'uniaüc; почвах для кисяоторастБоримос форм желээа составляют 10, цинка и кадмия - 3,5 - 1, кобальта, свинца и марганца - .¿,5 - 3 , мзди и никеля - 2 - 2,5. Кнтонсивность накопления иод?1гки:йс соуД1)неняй металлов в супераквалыых почвах по' сравненное фоном возрастает примерно s 2 раза,.

Трачз-?с1рмзц»я лпидзцфто.з в зона тзхноултого воздействия прад-притгиЗ G-зз-зг.ио.) процдзлдняоз зотß составе продарп¡тин Север-, но:5, прошлая энной зоны основали источниками тгхяогеннл эмиосий . явлтотсл ч.т/шо-дитеЛшй завод "Дентролит" и мшиностроитчльиие .. заводы '510 ян, У,В.Фрунзе.

шиз аэ^альн^с Дрои^лен№рс_в_б£осов н:х_состав почвлконцеUr_

- füTU°Ü £вЕ-«дВ^10чвах._рИ водн:ос в »т-мзк из т гх-ноГ'-мшо изменени-и черноземов им .-ют величины 7,С - 7,?, ¡¡то на '

•■','■. 13

0,7 - 1,0 ед Всше, чем в природных аналогах. Доминиргдасщие в сос-■ та^а аэральных выбросов оксиды углерода и неорганическая пыль, взаимодействуя с компонентами почв, способствуют насыщению их оф^тЬш!' основаниями, и водорастворимыми солями натрия и кальция'.' 'Взлизина сушы обменных оснований в километровой зоне'техногенного воздействия составляет в среднем 45 - 48,5 мг-экв./100г поЧей, что значительно выше, чем в естественных почвах. •

Наиболее'сильно загрязнены водорастворимыми формйми фтора и сульфатной■ серы почвы в.радиусе 0 * 0,6 км, Модальные значения фтбра здесь составляют 7-10 мг/кг,,а сульфатной серы - 50-65 мг/кг,

Рассеянныэ_металлы_в_почвах.Очаг пбвьданных концентраций ме- ^ таллов локализован на небольшой территории в-радиксе СК1 км.-Ня этом участке отшчены аномальные концентрации марганца /Ка 7/, жеяйэа./ Ка 2,2/, цинка, кобальта /Ка 1,5/ и кадмия /Ка 1,2/.Колебания содержаний меди, никеля и., свинца не выходят за предёлы '' фоновых'уровйе^., Коэффициёнт вариации кислоторастворимых форм' цинка^ ма$г£нца и кадаия превышав1!; 50 %. Содержание обмекютх . соединений металлов в тэхногенно измененных почвах незначительно. Высокие значения рН и насыщенность почвенного поглощающего комН-лейа обменными1' основаниями способствует закреплению металлов ■ твердой 'фаЗой'.почв'й образованию .геохимтеески йнертньЬс'соединений. . . , , •. .

■ Ра^сёйшЫэ нотал^ш__й_растенияхд Зольность. практически всех исй^едованНй/Грйст'ений. выше фоновых'значений. Медь концентрируется 'в .^овааешйх количествах в листьях ясеня и ромалгке /Ка Г, 6-2^0.'/> !ко8аиц>тв ромашке, полыни и осоте / Ка 1,5 - 1,8 /{кадмий - в ясене и осоте /Ка 1,6 - 1,8 /. Практически во всех исследовании* видах растений относительно фона накапливается свинец / к^д,'5:-:2,2/. . ■ ;

Эколого-геохишческид особенности, городских лаццша&г'ов. '• Расс!ёяйго|э_металЛы_в_п^чвах_города._ Почвы города имеют преимущественно слабощелочную реакцию -вбдййх вытяжек. И повышенное соД^пганйё 'гу)^са.ЙрИорите«ЕЛ1И'иртаЛлош-загрязнитеЛЧ1Я1 являются цикй и Свинец. Кислоторастворимый цинк в аномальных количествах обиаруаея в .почвах Курского, Харысояосогб микрорайонов, а таюте в-рййЬЙз' '^имтрродка - 12,5 -18,4 мг/кг сухого вещества.В почвах •цеИ^рйлйной. части города;содержание- элемента снижается до.ё-б,5 мг/йг. Кислотбраетворимый свинец в максимальных" количествах Нри-сутСтвуе? 'й .почвах Харьковского и Рбменского микрорайонов23 -

- „о, 5 иг/кг. Из числа других металлов влие ¡í-ohobjc лишений зафиксированы ыедь и кобальт / Курски;! микрорайон /, а также желе-"' зо / Харьковский и Курский микрорайоны /. Расположенная на удалении от кр^пн.-х предприятий и автотрасс центральная часть горо-'да-явл-чется относительно чистой. Максицум кислоторастворимых и обмзнн.:х форм в слабонарушзшых почвах приходится на верхние горизонти, а в сильнонйрушонн_х почвах наиболее B^¡co::;ie содержание 'металлов связаны с нижними почвенными горизонтами.

Рассеяп1ще^2таллн_в_рнстет1лх_города. Уровни концентрации металлов в исследованиях др-звесных и травчнист^э: растениях города в среднем прзв-имют Лонов^е показатели в 1,5 - 2,5 раза.Наиболее актизн щи кощентратор:ши цинка являются береза и гравилат. / 49,41 и 41,1ь мп/кг сухого вещества /. Кададй накапливается преимущественно осотом - О,'М мг/кг, а свинец - ясенем и осотом, соотвзтотвеако ?,0j и 7,33 иг/кг .В услозидх города обмечается осдаблзнио процессов биогеохимического преобразования исходного пшйвого митзрила на листовых пластинах, вследствие чего основной 'количество метнл^.ов находится в виде нерастворим:ос форы.

Тех п о r3Hi!a-i_T]i.;!jc^0£)js. щя_с ос та ва_тм •■ щ. гх

г.__С^!.с1.Сопоставл-зто химического состава водл р.Псел на стйорах при иходе и выходе pjKii из города показало, что при иро-хакдонИ:* рекой урбанизированной территории воды станогш'сд более мннерализованниш и плещетиш в первую очерадь кальцием, цат-• риеи и хлором. KpoMJ того, в черте города, речные воды обогащаются фтором,. водорас?Еоримлл1 сосдиненилми цинка и свинца /в 2-3 р.1за /'и из,чью./ .в 1,5 раза /. Содержание водорастворим« iíop» марганца и «ил^за,наоборот, снижается, .что, ворочтно, обусловлено 1К:рзходоп этих элемзнтоз в нерастворимой в воде соединение. Рассчитано, что при прохождении .городской а они вода р. Псел дополнительно nJp¿Hoc :T бтаарбошт-иот 47 iCO, кальци ¡ ЗЗоСО, хло~ ра 17900, натрид 13500,- ыагши ¿100, калил 700, фтора 300, циича

мзди 3,ó, cfiiH.m 3,5.тонн в год. Годово/. сток сульфатной серЛ, 'Е'0Дёр')СТ: opHíJ х соединений' .иелиза и ingiMUia по сравнению «с стоком в.ж города сокращается соответственно на 300, '-11,3 II •-:-!,5. тонн в год. ■ ' .

основ!шз чзрш млссо-лсгшсоа r;:¡'mi:H". :-b в

3' лриро^ч х слали-чх с, ш.щрн. Л люд ль пост.,пл.-ни.г к.кроз-я ^

1Ъ . '

шнтоз с атмосферными осадками составил 15,43 т/км^ в, год. Основ' ное количество растворимых минеральных веществ поступает в ландшафты в теплое время года -13,5 т/км^. Авральный модуль поступления растворенных. форм рассеянных металлов максимален для железа - 26-,95 кг/км2, а минимален для свинца - 1,67 кг/км^. 'Установленные величины поступления элементов для теплого периода года вероятно, несколько завышены из-з'а местных круговоротов вламён- ' тов в системе атмосфера - земная поверхность.Величины годового выноса максимальны для бикарбонат-и кальций иона. Значение коэффициента' гиДрогеохимической активности КН / расvei производил-' ся доя1 растворимых форм / изменяется öт-0,34 до 7,99.'. fteoxum- '' ческий баланс положительный для ионов фтора,- каЛия, а^также- «■ для свинца.и"меди. ' '

. fl 'tWHOi^hhhx условиях суммарный модуль поступления м&сро- ' элементов примерно в 2,5 раза выше, чем на фоне. Количество ра- * створю,(ых 'соединений металлов t - поступающих -в техногенчо измё-.' нешЫе ландшафты превышают фоновые поступлети в 1,4-2,2 раза, Вынос растворённых- растворенных макрокомпонентов по сравнению с фоном возрастает !на'23,76 т/ife?. Положительный баЛайс! имеют сульфатная сера, фтор, .магний, натрий,свинец, 'медь.и цинк. В,техногенных -условиях''-усиливается роль биологического 'круто- ' ворога в массообшне металлов в ландшафтах. В ряде .случаев показатели поступления, элементов с растительным .опадом превышает их вынос с ре'чными водами.

• . ' влводы': •■''."

. 1/Ландшафтн<^геохишческйе 'особ9нновти изученного региона обусловлены конкретными физико-географическими условиями," спецификой геологического "строения, и палеогеографического развития. Литог'енная основа современных ландшафтов,' представленная, рых-? лдаи лессовидными породами, характеризуется значительным гипбр-гённда преобразованием. Следствием гипергенных процессов является резкое' доминирование в терригегщых-фракциях наиболее ус-то{(чивого порододбразующего' гдиггерала кварца, а среди' 'акцессорных минералов - ильменита, 'рутила и .Циркона. Это обуславливает незначительные урдвни содержания -'рассеянных металлов', которые, кроме .'цирконий и олова, ниже кларковых. .' ,

2. Йоновыё уровни-валового содержания .элементов в почвах и растениях региона в значительной' степени предопределены химическим составом почвообразуящих пород. Наиболее высокими валовн-

ш со,"черто1г«!яаи кобальта, свинца и цинка характеризуются черноземы.-Ц темно-серых лесных 'почвах отмочен максимум биогенных злементов-каргаща и меди. Пойчопно-луговыэ почвы обогащены желез ом, никелем в молибденом. Большинство элементов в почвах характеризуется аккумулятивным типом распределения. Содержание Еодораствор:::.1ых и об-иенн-пс соединений металлов в почвах, кроме марганца и железа, не -превышает десятых долей иг/кг. Основное количество э:; Агентов прочно удерживается тоякодн сперс н.-и.т глишст<-:ш и органическими компонентами почв, Варьирование концентраций металлов незначительно, коэффициент иирла^ш обычно не превышает. 30^.

3.Исследованные виды и" группы растений обнаруживают индивидуальные особенности в поглощении элешитов. Древесные породы наиболее инте.псисно поглощают марганец; Щинк энергично накапливает береза. Для клевера и полыни отмечены максимальные коэффициенты биологического поглощения меди, '¡аиболое интенсивно рассеянные металлы поглощаются растениями сосновых и дубов^гс лесов.

1. Химический состав атмосферных осадков определяется онутри-материковш положением региона. В составе ионов преобладают континентальное компонента - сульфатная сера и. бикарбонат-ион. Металлы . с атмосферным.: осадка® поступают преимущественно в растворимых формах. Уровни-концентрации элементов в атмосферной влаге в-ляе в теплый период года. ' '.' ,

5. В условия* нмпактного техногенного воздействия происходит оагрйэнение конлонентов природных лацлдафтов тяжеллнми металлами, фтором- и сульфатной -серой. . ;

В cfoje воздействия предприятий Гкной промышленной зоны г. Сум! произведено районирование территории fio "уровням эагрязненвя почв рассеянными металлами, фтором и сульфатной серой. Выделены зоны максимального /0-1,5 км / и умеренного / до 4-5 км / техногенного воздействия. Конфигурации тех! юге иных аномалий определяются направлением преобладающих сетров. ■

В зоне воздействия предприятий Северной пропиленной зоны г. Сумы те.чногенпб-аномальная зона инюе рблпрш, чем для Ks-iiafl. Сфера (вдеишльного техногенного влияния распросрраняотся до I км, a уморенного до 2,5-3 ¡см. _ ' : ■■

На территории.хилой застройки города Суш основными загрязнителям почв являются цинк и свинец. Наиболее загрязнены металлами, почва*Курского, и Харьковского микрорайонов. В черте города- води • р. Псел обогащены кальцием, хлором, натрием, фтором; цинком, свинцом И МЭДЬЙ. " .

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

1. Геохимические особенности ландшафтов северной лесостепи Сумской области (на примере Псольгко-Сыроватского междуречья). Материалы Сумской областной паучно-практп-ческой конференции. — Сумы, 1990. — Ч. 1. С. 118—125. (В соавт. с Журавель Н. Е.).

2. Особенности концентрации и распределение тя;келых металлов в фоновых ландшафтах юго-западных склонов Среднерусской возвышенности. В сб.: Проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов Сумищпы. — Сумы, 1992. С. 18—26. (В соавт. с Журавель Н. Е.) (на украинском языке).

3. О вещественном соетавс водораздельных почвообразую-щих лессовидных отложений в бассейне Пела. В сб.: Проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов Сумщины. — Сумы, 1992. С. 27—31. (на украинском языке). . ■ --V.V1

4. Металлы в растениях водораздельных ландшафтов Сумской области. В сб.: Лекарственные и редкие- растения Сумской области (ресурсы, использование, охрана). — Сумы, 1993. С. 44—48. (иа украинском языке).

Подп. к печ. 3.03.94. Объем 1 п. л. Зак. 109.

i и I I 11 .

Типография МПГУ им. В. И. Лопипа

Тпр. 100